基于SEM的EPC 模式下裝配式建筑風險評價研究

陳浩楠,段永輝,王翔

（1.河南工業大學土木工程學院,河南 鄭州 4500011;2.鄭州航空工業管理學院土木工程學院,河南 鄭州 450015）

為了促進產業升級轉型和建筑工業化,國家決定大力推廣裝配式建筑.然而,實踐過程中存在著大量設計、生產、施工問題以及各階段之間協調不利的問題.EPC 模式是集設計、采購、施工于一體的工程總承包模式,能夠更好地協調設計、采購和施工等階段,并且在整體把控工期與質量等方面具有明顯的優勢.基于系統工程的視角,EPC 模式最為匹配裝配式,實現技術集成和管理的高度協調,充分發揮裝配式建筑的綜合優勢[1].國務院辦公廳[2]在2016 年、2017 年先后發布《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》和《關于促進建筑業持續健康發展的意見》明確表示實施工程總承包模式是促進裝配式建筑發展的大勢所趨.

作為一種新型建筑形式,裝配式建筑改變了傳統的建造方式,更注重集成化制造,在設計、采購、施工等方面都發生了很大的變化.與傳統建筑項目相比,裝配式建筑在我國的起步較晚,面臨的風險更加廣泛,導致項目原定的目標難以實現.當前與裝配式建筑風險方面的研究較少,尚未形成裝配式建筑的風險理論體系.

本文基于EPC 總承包模式的基本理論,結合裝配式建筑的發展現狀和自身特點,在已有研究成果的基礎上,對具體風險因素進行分析研究,采用文獻統計分析和問卷調查的方法,初步識別出EPC 模式下裝配式建筑風險影響因素;進而,建立了EPC 模式下裝配式建筑風險的結構方程評價模型;在此基礎上,本文通過定性和定量的方法相結合,分析各風險之間的聯系,并突出EPC 模式下裝配式建筑風險控制的重點,指導工程實施者做出決策.

1 數據采集

1.1 EPC 模式下裝配式建筑評價指標的選取

評價指標的選取應遵循科學性、客觀性的原則,能全面反映EPC 模式下裝配式建筑的風險.目前已有的研究成果,對EPC 模式下裝配式建筑工程研究相對較少,對EPC 模式下裝配式建筑風險指標缺乏全面和深入的理解,設定的指標針對性欠缺.基于以上問題,評價指標主要從EPC 模式下裝配式建筑全壽命周期的出發,結合EPC 項目風險相關研究和裝配式建筑風險相關研究進行選擇.通過文獻分析法收集影響因素,并通過CiteSpaceV 進行指標篩選,將文獻中所提及的影響因素計算得出設計風險、采購風險、施工風險和管理風險作為EPC 模式下裝配式建筑風險評價的一級評價指標（見表1）.

（1）設計單位.設計階段對項目投資影響重大,設計和優化決定了工程項目投資費用的支出,對工程項目投資的影響程度遠遠大于采購階段和施工階段等其他建設階段,因此設計風險是整個項目風險管理的重點,設計單位的風險把控能力是保障EPC 模式下裝配式建筑順利進行的關鍵.

（2）采購單位.在采購工作中,采購單位應能夠事先做好市場調研,報價之前做好詢價工作,根據當地物價作出合理的成本計劃并確保運輸工作的順利完成.保證在適合的時間節點供施工現場使用是采購管理的重點工作.

（3）施工單位.施工單位對于裝配式技術的應用程度是控制整個項目施工質量風險的關鍵,項目施工階段投資量大、工期緊、協調關系復雜,在施工過程中風險發生的概率相對較高,利用科學的管理和先進的裝配式技術,通過吊裝等方式將生產好的預制構件進行現場組裝,規避施工過程中面臨的各種風險.因此,施工單位的風險控制和應變能力是保證項目順利進行的關鍵管控工作.

（4）總承包單位.EPC 模式是集設計、采購、施工于一體的工程總承包模式,并對承包工程的質量、安全、工期、造價全面負責;EPC 總承包能夠充分利用自身的市場、技術、人力資源和融資能力等優勢縮短工程建設周期、提高工程運作效率、降低工程總造價.

通過文獻分析和專家調查,按照EPC 模式下裝配式建筑全壽命周期涉及特點,初步篩選出16 個評價指標（表1）,并設計出包含20 個題項和4 條個人基本信息的調查問卷.問卷分為兩部分：第一部分為被訪者的相關信息,包括性別、工作單位類型、工作年限和學歷;第二部分為調研分析的主要內容,根據各評價指標對EPC 模式下裝配式建筑風險的影響程度,采用李克特（Likert）5 級量表法建立1~5 分的評分標準.

表1 EPC 模式下裝配式建筑風險評價指標體系Tab.1 Risk evaluation index system of prefabricated buildings under EPC mode

1.2 數據基本情況概述

文章的調研對象為：全國各地建筑行業的專家、科研人員以及從事EPC 項目和裝配式建筑的工作人員.為確保數據的有效性,線上向專家學者發放問卷350 份,線下邀請周邊區域正在進行EPC 項目和裝配式建筑項目的管理人員和技術專家填寫問卷150 份.此次調查共發放問卷500 份,其中有效回收455 份,有效問卷率約為91%,將455 份樣本數據隨機分半,一半227 份用于探索性因子分析,一半228 份用于驗證性因子分析（見圖1）.

圖1 EPC 模式下裝配式建筑風險評價一階模型Fig.1 First order model for risk assessment of prefabricated buildings under EPC mode

2 探索性因子分析

探索性因子分析（Exploratory Factor Analysis）是一項用來找出多元觀測變量的本質結構、并進行降維處理,可將具有錯綜復雜關系的變量綜合為少數幾個核心因子[22].為確定EPC 模式下裝配式建筑的風險因素,本文結合SPSS 軟件將問卷中的變量進行簡化和降維,提取出4 個公因子.

2.1 判斷因子分析的可能性以及篩選題項

樣本量與題項比率達10∶1 最佳[9].本文初步選定16 個題項,則考慮從455 份有效數據中隨機抽取227 份數據作為樣本數據.

為了證實本次采集的數據適合采用因子分析,將227 份問卷數據導入SPSS 進行EFA 分析.對數據進行KMO 檢驗和Bartlett 的球形度檢驗,并觀察其反映像相關矩陣和公因子方差,結果見表2 與表3[23].

表2 調查對象基本信息分布表Tab.2 Distribution of basic information of respondents

表3 因子分析結果摘要Tab.3 Summary of factor analysis results

由表2 可知,KMO 檢驗結果為0（816（）.6）,同時Bartlett 球形度檢驗的X2值為597.056,自由度為112,sig.為0.000（<0.05）達到顯著水平,表明數據組的相關矩陣之間存在共同因子,適合進行因子分析.觀察表3,U6、U15 兩項的公因子方差小于0.4,予以剔除,其他研究項對應的公因子方差均高于0.4,意味著研究項和因子之間有著較強的關聯性.

2.2 確定因子個數和公因子的提取命名

本文利用主成分分析方法,對指標進行篩選.剔除上述表3 不合適項目,對于余下項目再次進行因子分析.參照特征值大于1 的標準,結合陡坡檢驗,確定了4 個因子,在方差最大旋轉法后得到4 個特征值大于1 的公因子;累計方差貢獻率為75.234%見表4;因此,最終確定公因子的數量為4 個.結合表4 旋轉矩陣,根據其所包含的共同特性進行公因子命名,解釋如下.

表4 旋轉后成分矩陣與公因子Tab.4 Component matrix and common factor after rotation

公因子1 解釋總方差的17.618%,包含U1、U2、U3、U4,解釋了在進行設計時,由于設計的標準化深度化、設計的可施工性和設計變更可能會引起風險的發生,因此,將其命名為設計風險因子.

公因子2 解釋總方差的20.120%,包含U5、U7、U8,解釋了在采購過程中,EPC 模式下裝配式建筑的有關建筑材料、預制構件質量潛在因素.因此,將其命名為采購風險因子.

公因子3 解釋總方差的19.941%,包含U9、U10、U11、U12,解釋了施工過程中,由于施工人員、施工方案、施工工藝等對EPC 模式下裝配式建筑風險的影響.因此,將其命名為施工風險因子.

公因子4 解釋總方差的17.555%,包含U13、U14、U16,解釋了各參與方工作順利銜接、監管力度、安全的管理對項目順利進行起著至關重要的作用.因此將其命名為管理風險因子.

3 EPC 模式下裝配式建筑風險結構方程模型構建

3.1 模型設計

結構方程模型（SEM）也稱為協方差結構模型,是基于變量的協方差矩陣分析變量之間關系的一種統計方法,整合了因素分析與路徑分析兩種統計方法,研究各變量間的結構關系,驗證構建模型的假設是否合理,模型是否正確,并修正模型中存在的問題[24].

由探索性因子分析可知潛變量有4 個,由14 個觀測變量組成,見表5.

表5 EPC 模式下裝配式建筑風險的評價指標Tab.5 Risk evaluation indicators of prefabricated buildingsunder EPC mode

對228 份有效數據樣本的SPSS 軟件分析,總體Cronbach’α 值為0.881,CITC 值全部高于0.5,表明所設計量表數據的內部一致性達到理想水平,且各個構面的Cronbach’α 系數均大于0.7,該樣本具有較好的一致性和可靠性,信度和效度檢驗結果較好,可支持后續結構方程模型的研究.

（1）“EPC 模式下裝配式建筑設計風險”層面的假設

假設H1：設計風險與采購風險互相關;

假設H2：設計風險與施工風險互相關;

假設H3：設計風險與管理風險互相關;

（2）“EPC 模式下裝配式建筑采購風險”層面的假設

假設H5：采購風險U2 與施工風險U3 互相關;

假設H6：采購風險U2 與管理風險U4 互相關;

（3）“EPC 模式下裝配式建筑施工風險”層面的假設

假設H8：施工風險U3 與管理風險U4 互相關.

3.2 模型構建

使用SPSS24.0 將剩余228 份數據導入AMOS23.0 軟件對各個變量進行驗證性分析,采用最大似然法對模型進行參數估計,建立EPC 總承包項目風險評價一階結構模型如圖2 所示.采用路徑系數作為參數以更加清晰地表示觀測變量與潛在變量之間的關系.根據模型的擬合數據顯示卡方自由度比1.8<3、GFI=0.934>0.9、IFI=0.932>0.9、TLI=0.930>0.9、CFI=0.930>0.9、RMSEA=0.052<0.08、AGFI=0.905, 因此該模型指標配適度良好模型合理.四個一級指標之間的相關性在0.35~0.69 且滿足0.05 的顯著水平,四個指標之間存在較高的相關度,而且可能存在其他更高階的共同因素對其產生影響[25],此考慮需使用二階模型對其進一步分析.

圖2 EPC 模式下裝配式建筑風險評價二階模型Fig.2 Second order model for risk assessment of prefabricated buildings under EPC mode

3.3 二階模型驗證性因素分析

通過3.2 的研究發現,一級指標之間可能存在中高度關聯,因此可以假定一階因子受到一個較高潛在因素的影響.結合問卷設計和因子分析結果,將這一更高階的潛在因素命名為EPC 總承包項目風險,據此繪制EPC 項目風險二階驗證性因素分析模型,并將問卷調查數據代入模型中,運行結果如圖3所示.

圖3 EPC 模式下裝配式建筑風險評價二階模型（修正后）Fig.3 Second order model for risk assessment of prefabricated buildings under EPC mode（Revised）

結果顯示,調整擬合優度指數（AGFI）為0.885 不符合標準,利用極大似然估計法MI 值進行模型修正,通過放松對變量間,得到修正模型如圖4 所示.擬合分析發現模型3 的擬合指標中卡方自由度比1.763<3,TLI=0.943、CFI=0.955、NFI=0.916、IFI=0.956、RFI=0.909、GFI=0.944、AGFI=0.918 均大于0.9,RMSEA=0.047<0.08,各項擬合指標值表明模型3 與樣本數據的擬合程度最好,根據上述指數以及有關風險理論,可以認為設定模型3 能夠最好的擬合樣本數據,是眾模型中最優的.

4 關鍵風險因素分析

根據以上結構方程模型擬合的結果,從設計風險、采購風險、施工風險和管理風險四類因素分析EPC 模式下裝配式建筑風險的影響機理和14 個風險指標對其風險的影響程度,標準化直接路徑系數越大的風險因素對EPC 模式下裝配式建筑影響的風險越大,風險因素的影響程度與前文因子分析結果的匹配度較好.實證可得,公因子方差較大的風險因素,影響程度越高.風險因素的影響程度如圖4 所示.

圖4 各評價指標貢獻度Fig.4 Contribution of each evaluation index

4.1 設計風險

設計風險一級指標權重值為0.238, 其中A2 設計深度化、缺陷風險和A3 設計可施工性差對EPC模式下裝配式建筑的設計風險貢獻較高.表明這兩個風險因素是直接有效影響EPC 模式下裝配式建筑風險的關鍵因素.設計標準化技術風險和設計變更風險的貢獻值分別為0.58、0.64,實現標準化設計,不僅能夠減少設計變更風險的發生,還能夠縮短設計時間,提高設計深化程度.設計階段對工程項目的投資遠遠大于采購階段和施工階段,因此設計階段風險的控制是整個項目風險控制的重點.

4.2 采購風險

采購風險一級指標權重值為0.268,貢獻度大于0.6 的有B1 建筑材料、預制構件的質量和B3 供貨不及時風險.裝配式建筑的質量安全很大程度上取決于建筑材料、預制構件的質量,嚴格把控預制構件的生產質量,在構件進場時,嚴格設置標準對預制構件進行驗收,不滿足驗收標準的構件不能進場,并保證供貨及時、安全的到達施工現場,進行模塊化建造,有利于創新傳統的工業化生產施工工藝,提高機械化裝配水平.同樣不可忽視原材料、構件上漲風險,保證構件質量在滿足規定技術的前提下,確保總承包商投入最低的成本獲得最大限度的收益.

4.3 施工風險

施工風險的一級指標權重值為0.263,C2 施工人員裝配施工技術貢獻度最大為0.55,在施工安裝階段施工人員的施工水平技術對風險控制起著至關重要的作用,針對該問題,可定期對工人進行相關裝配式建筑技術以及安全培訓,邀請裝配式建筑相關資深專家以及擁有豐富經驗的施工技術人員進行現場指導,進而提高施工過程中的精確控制,優化構建的吊裝方案.施工方案合理性、施工工藝規范性可操作性的貢獻值分別是0.49、0.54;與傳統現澆建筑相比,裝配式建筑預制構件的安裝有別于現澆核心建筑的核心技術,因此優化改進施工方案、施工工藝,在保證工程質量的前提下,從而起到在預制構件安裝階段提高施工效率的作用,有利于對在施工安裝階段對裝配式建筑風險的控制.構件現場堆放與保護風險的貢獻值為0.41,重視構件現場堆放與保護風險要求根據構建的類別、吊裝的先后順序等分別堆放,設置明顯的標識牌與其他建筑材料分開放置,從而保障預制構件的堆放和吊裝工作的有序進行.

4.4 管理風險

管理風險的一級指標權重值為0.230,D1 項目經理、監理人員的管理力度的貢獻度最大為0.83.由于EPC 模式下建設周期長、規模較大等特點,總承包商將可能承擔更大地風險,因此加強對各參與單位的監督和管理力度,能夠有效提高其效率,降低風險發生的概率.各參與方工作銜接和安全管理制度及貫徹風險的貢獻度為0.43,在管理過程中同樣不可被忽視,應建立有效的管理組織機構,通過精細化管理具體到各個參與方、各個階段工作銜接的管理,進而加強其安全管理和安全教育,先進的管理理念和科學的管理對EPC 模式下裝配式建.

5 小結

本文運用文獻研究法和探索性因子分析得出EPC 模式下裝配式建筑風險有較高影響程度的四個因素,進而利用結構方程模型進一步進行的模型分析,得出如下結論：

（1）設計風險、采購風險、施工風險和管理風險是對EPC 模式下裝配式建筑風險有較高影響程度的四個因素.依據一級指標權重由大到小依次是采購風險、施工風險、設計風險、管理風險,得出采購風險是EPC 模式下裝配式建筑風險的關鍵管控工作;貢獻度較高的二級指標是設計深度化、缺陷風險,供貨不及時風險,施工人員裝配施工技術不成熟,項目經理、監理人員的管理力度.

（2）基于SEM建立EPC 模式下裝配式建筑風險評價模型,能夠保證在對項目風險進行評價時將定性與定量方法結合,根據指標的影響程度,進行科學有效的評價并確定風險的大小,進而使承包商根據評價結果制定風險應對措施.

（3）根據以上結果,本文只針對總承包商的視角對EPC 模式下裝配式建筑風險進行研究,由于各參與方都是風險管理的主體,在后續研究中可從不同的主體視角對EPC 裝配式建筑風險控制進行策略研究.